НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Гетерогенная нуклеация при вскипании перегретой воды в~конфузорно-диффузорном сопле: развитие расчетной модели

СПИСОК АВТОРОВ:
Залкинд В.И., Низовский В.Л., Низовский Л.В., Щигель С.С.

СПИСОК АВТОРОВ (С РАСШИФРОВКОЙ):
Залкинд Валерий Ильич, Низовский Владимир Львович, Низовский Лев Владимирович, Щигель Сергей Станиславович

DOI:
https://doi.org/10.33849/2024103

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
19 апреля 2024 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
13

ГОД:
2024

СТРАНИЦЫ:
12-18

РУБРИКА:
Теплообмен и физическая газодинамика

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
Гетерогенная нуклеация; перегретая вода; распыл; сопло; взрывное
вскипание; газовый пузырь; десорбция; субмикронные капли

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
УДК 544.015.4, ВАК 1.3.14

АННОТАЦИЯ:
Проведено сравнение двух подходов к расчетному описанию гетерогенной нуклеации при “взрывном” вскипании перегретой  воды в конфузорно-диффузорном сопле: введение  эмпирического поправочного коэффициента на гетерогенность процесса (фактор гетерогенности) и выделение (десорбция) растворенного в воде газа.  
За основу принята вторая модель.  В представленном анализе при расчете движения потока перегретой воды в сопле,  который в итоге после “взрывного” вскипания переходит в паро-капельный поток,  решалась система уравнений неразрывности (с переменной плотностью) и уравнений движения и энергии. При этом на каждом шаге по времени (до преобразования потока в паро-капельный) рассматривался процесс  роста парогазовых пузырьков  в соответствии с принятой моделью нуклеации. После преобразования потока учитывалось испарение  капель в  соответствии с формулой Лабунцова--Крюкова. Сравнение с опытными данными проведено по  полученному в экспериментах ОИВТ РАН дисперсионному распределению капель по размерам в факеле распыла.

TITLE:
Heterogeneous superheated water nucleation in a confuser-diffuser nozzle:
development of a computational model

AUTHORS:
Zalkind V.I., Nizovsky V.L., Nizovsky L.V., Shchigel S.S.

KEYWORDS:
Heterogeneous nucleation; superheated water; spray; nozzle; explosive boiling; gas
bubble; desorption; submicron droplets

ABSTRACT:
The comparison of two approaches to mathematical description of superheated
water heterogeneous nucleation and flashing in the process of water atomization in
confuser-diffuser nozzle is given. First approach means introduction of empirical
heterogeneous factor to the classic theory of homogenous nucleation. The second
approach (the model which was adopted as basic one) considers the submicron air
bubbles to be the heterogeneous centers during their growth in the process of gas
desorption in the confuser-diffuser nozzle. Computation model includes
conservation equations of mass, momentum (with density being corrected at every
time step) and energy. At every time step the process of gas bubble growing (until
the flow transfers into vapor-droplet one (“flashing”) is considered according to the
adopted nucleation model. After the flow transformation , the droplet vaporization
was described by Labuncov-Krukov model. The comparison with experimental
data was done on the basis of droplet mass fraction distribution (obtained at JIHT
RAS experimental plant) in superheated water atomization plume.